为了解决锌空气电池放电电流密度小以及空气扩散电极性能差等技术难题，本文采用传统的溶胶凝胶法和改进的溶胶凝胶法分别合成了尖晶石型LiNi<,x>Mn<,2-x>O<,4>系列电催化剂，以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(TEM)、粒度分布测试及电化学测试等多种分析测试手段，较系统深入地研究了制备工艺条件、原料配比与产物的微观结构、电催化性能之间的关系。并设计正交试验优化了防水透气层和催化层的组分配比，对空气电极性能影响较大的因素进行了深入的研究。从而为加快锌空气电池的实用化进程作出了有益的贡献。 通过对尖晶石型金属氧化物电催化剂的研究发现，金属元素Ni的掺杂可有效提高产物的氧还原电催化活性。对于采用传统的溶胶凝胶法合成LiNi<,x>Mn<,2-x>O<,4>系列电催化剂，当LiNi<,x>Mn<,2-x>O<,4>分子式中的x=0.2，反应体系热处理温度为750℃，保温时间为8小时时，采用淬火冷却方法所得LiNi<,x>Mn<,2-x>O<,4>电催化剂具有较为完美的尖晶石型晶态结构，而且产物的颗粒细小均匀，比表面积较大，所得LiNi<,x>Mn<,2-x>O<,4>电催化剂具有较高的氧还原电催化活性。在相同的放电制度下，以LiNi<,x>Mn<,2-x>O<,4>为催化剂组装的锌空气电池较以MR02为催化剂组装的锌空气电池具有更高的放电电压平台和更长的放电时间。 通过对溶胶凝胶法合成尖晶石型电催化剂制备过程的研究发现，通过工艺参数的优化，可以制得稳定透明的溶胶和凝胶。对改进的溶胶凝胶法和传统的溶胶凝胶法所合成尖晶石型电催化剂的对比研究发现，选择在较低温度下可分解的盐类为原材料，可降低制备过程的热处理温度，而采用制备过程添加高比表面积炭黑，所得产物的颗粒更细小均匀，比表面积更大。采用前一种方法制备的催化剂具有更高的氧还原电催化活性。 通过正交试验对催化膜和防水透气膜的组分配比进行了优化，根据正交试验结果分析了各因素的影响强弱及影响规律，对电性能影响较大的因素进行了进一步优化研究。稳态极化曲线测试结果表明，催化膜的最佳组成配为混合碳载体：草酸铵：PTFE:催化剂=35wt％：17.5wt％：20wt％：50wt％；防水透气膜中的最佳组成配比为乙炔黑：PTFE：草酸铵=40wt％：35wt％：20wt％。研究还发现，添加Ce、Zr等金属氧化物为催化剂助剂后的空气扩散电极的极化电流密度都有较大提高，其中以铈氧化物为催化剂助剂，含量为7.5wt％时，所制备的空气扩散电极具有最佳的电性能。